73S1217F：多功能智能卡讀取器的理想之選

在智能卡讀取器應(yīng)用領(lǐng)域，一款性能卓越、功能豐富且成本效益高的芯片至關(guān)重要。Teridian Semiconductor Corporation的73S1217F System-on-Chip就具備這些特性，下面我們來(lái)詳細(xì)了解一下。

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一、概述

73S1217F是一款多功能且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的CMOS片上系統(tǒng)（System-on-Chip）設(shè)備，專(zhuān)為智能卡讀取器應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它擁有ISO - 7816 / EMV接口、USB 2.0接口（全速12Mbps - 從設(shè)備）和5x6 PINpad接口。此外，還具備8個(gè)用戶I/O、多種中斷選項(xiàng)以及一個(gè)模擬電壓輸入（用于直流電壓監(jiān)測(cè)，如電池電量檢測(cè)）。其他內(nèi)置接口包括異步串行接口和 (I^{2} C) 接口。

二、核心性能

（一）高性能核心

該芯片圍繞80515高性能核心構(gòu)建，其特性和指令集與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)8051兼容，大多數(shù)指令僅需一個(gè)時(shí)鐘周期即可完成處理。CPU時(shí)鐘最高可達(dá)24MHz，能提供高達(dá)20MIPS的處理能力，可滿足AES、DES / 3 - DES甚至RSA等各種加密需求（例如PIN加密）。

（二）內(nèi)存配置

芯片配備了64KB的Flash程序存儲(chǔ)器、2KB的用戶XRAM存儲(chǔ)器和256B的IRAM存儲(chǔ)器。此外，還為ISO7816 UART和USB接口添加了獨(dú)立的FIFO。

三、電源管理

（一）DC - DC轉(zhuǎn)換器

芯片集成了基于電感的DC - DC轉(zhuǎn)換器，可從兩種不同的電源中為73S1217F的各個(gè)功能模塊（智能卡接口、數(shù)字核心等）提供所需的電壓。這兩種電源分別是+5V USB總線（ (V{BUS }) ，4.4V至6.5V）或主電池（ (VBAT) ，4.0V至6.5V）。如果 (V{BUS }) 存在，芯片會(huì)自動(dòng)使用其為DC - DC轉(zhuǎn)換器供電；否則，將使用 (V_{BAT}) 作為電源輸入。此外，引腳 (VPC) 可以支持更寬的電源輸入范圍（2.7V至6.5V），適用于單系統(tǒng)電源的情況。

（二）電源模式

芯片具有ON/OFF模式，可直接通過(guò)ON/OFF系統(tǒng)開(kāi)關(guān)操作。ON/OFF按鈕的任何操作都會(huì)在內(nèi)部進(jìn)行去抖處理，并在固件的監(jiān)督下相應(yīng)地控制電源生成電路（在固件級(jí)別進(jìn)行OFF請(qǐng)求/ OFF確認(rèn)）。OFF模式也可以由控制器（通過(guò)固件操作而非ON/OFF開(kāi)關(guān)）啟動(dòng)。在OFF模式下，電路的典型電流消耗小于1μA，非常適合需要最大化電池壽命的應(yīng)用。

四、功能特性

（一）80515核心特性

• 大多數(shù)指令一個(gè)時(shí)鐘周期完成處理。
• CPU時(shí)鐘最高24MHz。
• 64kB可鎖定的Flash存儲(chǔ)器。
• 2kB的XRAM（用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器）。
• 256字節(jié)的IRAM。
• 硬件看門(mén)狗定時(shí)器。

（二）振蕩器

• 采用單個(gè)低成本的6MHz至12MHz晶體。
• 可選32kHz晶體（帶有內(nèi)部RTC）。
• 內(nèi)部PLL為系統(tǒng)的每個(gè)模塊提供所需的時(shí)鐘。

（三）中斷

具有標(biāo)準(zhǔn)的80C515 4優(yōu)先級(jí)結(jié)構(gòu)，有9種不同的中斷源可向核心發(fā)出中斷請(qǐng)求。

（四）電源模式

• 具備2種標(biāo)準(zhǔn)的80C515掉電和空閑模式。
• 亞微安級(jí)的OFF模式。

（五）通信接口

• 全雙工串行接口（1200至115kbps UART）。
• USB 2.0全速12Mbps接口，符合PC/SC標(biāo)準(zhǔn)，具有4個(gè)端點(diǎn)（控制、中斷IN、批量IN、批量OUT）。
• (I^{2} C) 主接口（400kbps）。

（六）人機(jī)接口和I/O

• 6x5鍵盤(pán)（硬件掃描、去抖和加擾）。
• 8個(gè)用戶I/O。
• 單個(gè)可編程電流輸出（LED）。

（七）電壓檢測(cè)

模擬輸入檢測(cè)范圍為1.0V至1.5V。

（八）工作電壓

• 單電源2.7V至6.5V（VPC）。
• USB電源（ (VBUS) 4.4V至5.5V），可帶或不帶電池備份（ (VBAT) 4.0V至6.5V），自動(dòng)檢測(cè)電壓存在情況， (VBUS) 優(yōu)先于 (VBAT) 。

（九）DC - DC轉(zhuǎn)換器

• 升壓轉(zhuǎn)換器。
• 生成中間電壓VP。
• 需要單個(gè)10μH電感。
• 為外部電路提供3.3V電源。

（十）工作溫度

-40°C至85°C。

（十一）封裝

68引腳QFN封裝。

（十二）軟件

提供兩級(jí)應(yīng)用編程接口（ANSI C語(yǔ)言庫(kù)），包括USB、 (T = 0 / T = 1) ISO和EMV兼容的智能卡協(xié)議層，以及CCID參考設(shè)計(jì)和Windows?驅(qū)動(dòng)。

五、應(yīng)用場(chǎng)景

• 手持PINpad智能卡讀取器：支持USB或串行連接，適用于電子銀行（如MasterCard CAP等）和數(shù)字身份識(shí)別（安全登錄、政府ID等）。
• 透明USB卡讀取器和USB密鑰。
• 通用智能卡讀取器。

六、優(yōu)勢(shì)分析

• 降低BOM成本：減少了物料清單，降低了整體成本。
• 更大的內(nèi)置Flash / RAM：相比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，擁有更大的存儲(chǔ)容量。
• 高性能CPU核心：最高可達(dá)24MIPS的處理能力。
• 片上DC - DC轉(zhuǎn)換器和CMOS開(kāi)關(guān)：用于電池和USB電源管理。
• 亞微安級(jí)掉電模式：通過(guò)ON/OFF開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)，有效延長(zhǎng)電池壽命。
• 強(qiáng)大的在線仿真和編程功能：便于開(kāi)發(fā)和調(diào)試。
• 完整的軟件庫(kù)：提供EMV4.1、USB和CCID庫(kù)，為開(kāi)發(fā)提供便利。

總體而言，73S1217F在高容量PINpad讀取器應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)了成本與功能的理想平衡。各位電子工程師在設(shè)計(jì)智能卡讀取器相關(guān)項(xiàng)目時(shí)，不妨考慮這款芯片，相信它能為你的設(shè)計(jì)帶來(lái)出色的性能和成本效益。你在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過(guò)類(lèi)似芯片的使用問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。